目錄
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前言
第1章 深海水道概述 1
1 1 深海水道的概念 1
1 1 1 深海水道的地貌學含義 1
1 1 2 深海水道的沉積學含義 3
1 1 3 海底峽谷和海底沖溝 4
1 2 深海重力流 5
1 2 1 重力流成因機制 5
1 2 2 重力流形成條件 7
1 2 3 重力流類型劃分 8
1 2 4 重力流沉積機制 12
1 3 深海水道起源 15
1 3 1 侵蝕起源 16
1 3 2 沉積起源 17
1 3 3 初始負地貌起源 18
1 4 深海水道類型劃分 20
1 4 1 按發育位置分類 20
1 4 2 按侵蝕能力分類 21
1 4 3 按與平衡剖面的關係分類 22
1 4 4 按內部充填岩相分類 23
第2章 深海水道沉積學特徵 32
2 1 深海水道規模形態 32
2 1 1 水道規模 32
2 1 2 水道形態 33
2 2 深海水道沉積構成 35
2 2 1 水道充填沉積 35
2 2 2 天然堤沉積 36
2 2 3 決口扇沉積 39
2 2 4 塊體搬運沉積 42
2 2 5 其他特殊沉積單元 43
2 3 深海水道岩相構成 51
2 3 1 深海水道岩相劃分方案 52
2 3 2 野外露頭研究實例 54
2 4 深海水道沉積影響因素 65
2 4 1 盆外控制因素 66
2 4 2 盆內控制因素 75
第3章 深海水道地震地貌學研究 78
3 1 地震地貌學研究介紹 78
3 1 1 前人研究現狀 78
3 1 2 尼日爾三角洲盆地深海水道地震地貌學研究 82
3 2 深海水道形態 89
3 2 1 地震相解釋與地層單元 89
3 2 2 地形起伏與目標水道ACLS 92
3 2 3 深海水道形態演化模式 107
3 3 深海水道彎* 113
3 3 1 地震相解釋與地層單元 113
3 3 2 深海水道彎*帶與側向遷移 114
3 3 3 深海水道彎*機制 132
3 4 深海水道決口 143
3 4 1 地震相解釋與地層單元 143
3 4 2 決口水道網絡研究 147
3 4 3 典型決口現象研究 162
第4章 深海水道構型級次 179
4 1 前人提出的深海水道構型級次框架 179
4 1 1 Gardner和Bore(2000)及Gardner等(2003)的構型級次劃分方案 180
4 1 2 Prather(2000)的構型級次劃分方案 182
4 1 3 Sprague等(2005)的構型級次劃分方案 184
4 1 4 Mayall等(2006)的構型級次劃分方案 187
4 1 5 Pickering和Cantalejo(2015)的構型級次劃分方案 188
4 2 筆者提出的深海水道構型級次框架 190
4 2 1 構型單元級次 192
4 2 2 各級次構型單元成因及時間跨度 192
4 2 3 構型分級方案適用性分析 193
4 3 不同級次的深海水道構型單元特徵 195
4 3 1 1~6級構型單元特徵 195
4 3 2 7~10級構型單元特徵 199
第5章 深海水道構型模式 211
5 1 水道體系構型模式 211
5 1 1 水道體系類型、外部形態及內部結構 211
5 1 2 西非陸緣水道體系構型模式實例 225
5 2 複合水道構型模式 232
5 2 1 複合水道剖面構型模式 232
5 2 2 複合水道平面構型模式 238
5 3 單一水道構型模式 245
5 3 1 單一水道外部形態 245
5 3 2 單一水道內部結構 258
第6章 深海水道儲層構型表徵與砂體展布 271
6 1 深海水道油藏儲層構型表徵技術 271
6 1 1 深海水道儲層構型表徵方案 271
6 1 2 尼日爾三角洲盆地A油田儲層構型解剖案例 272
6 1 3 下剛果盆地G油田儲層構型表徵案例 284
6 2 基於構型約束的深海水道砂體展布特徵 298
6 2 1 水道體系層次砂體展布 298
6 2 2 複合水道層次砂體展布 303
6 2 3 單一水道層次砂體展布 308
第7章 深海水道儲層三維地質建模 319
7 1 基於統計學的深海水道儲層三維地質建模方法 319
7 1 1 深海水道儲層示性點過程三維地質建模方法 319
7 1 2 深海水道儲層多點統計學三維地質建模方法 323
7 2 基於模式驅動的深海水道儲層三維構型建模 326
7 2 1 基於模式驅動的深海水道儲層三維構型建模方法 326
7 2 2 A油田深海水道儲層構型三維建模實例 330
7 2 3 G油田深海水道儲層構型三維建模實例 338
7 3 深海水道儲層質量分析與三維建模 346
7 3 1 A油田儲層質量分析 346
7 3 2 A油田儲層參數三維建模 357
參考文獻 364
精彩書摘
第1章 深海水道概述
深海水道(submarine channel)是海底扇沉積體系的重要組成部分,自20世紀70~80年代開展海底扇和濁積岩的系統研究(Normark, 1970, 1978; Piper and Normark,1983)以來,其就一直受國內外學者的廣泛關注。一方面,深海水道可以向深水生態系統輸送營養物質(Pichevin et al , 2004; Biscara et al ,2011);另一方面,深海水道也有可能對海底基礎設施建設造成危害(Paull et al ,2002;Xu,2010)。然而,令國內外學者更為關注的則是深海水道重要的石油地質意義。深海水道是陸源沉積物向深水區搬運的重要通道,其在海底的形成、延伸及分佈直接控制著砂體的展布;此外,深海水道本身也是重要的粗碎屑物質堆積場所,在不同的陸緣盆地內均為重要的油氣儲層(Kolla et al , 2001; Mayall et al ,2006)。隨著墨西哥灣盆地(Prather et al , 1998; Beaubouef and Abreu, 2006)、巴西坎普斯盆地(Franke et al , 1990; Carminatti et al ,1996)、西非尼日爾三角洲盆地(Samuel et al , 2009; Scheidt and Caers,2009)等一系列大型深海水道油氣藏的發現,深海水道更是成為沉積學界和石油工業界的一大研究熱點。本章 就深海水道的基本概念、成因機制及劃分類型等做系統介紹。
1 1 深海水道的概念
由於研究所用數據(多波束地形、地震反射數據、野外露頭等)及所描述地質現象(海底地貌、地下沉積記錄、露頭剖面等)不同,現今地學界對”深海水道”這個術語的使用相對比較混亂。筆者認為,深海水道具有地貌學和沉積學雙重內涵,前者是因為水道可作為陸源沉積物向深海平原輸送的通道,後者是因為水道可作為沉積物沉降堆積的場所,鑒於此,本節 將從地貌學和沉積學兩個方面介紹深海水道的概念。
1 1 1 深海水道的地貌學含義
在地貌學範疇,深海水道指的是重力流侵蝕形成的線形長條狀負地貌。這種負地貌廣泛存在於世界各大陸邊緣,全球現今深海水道數量達5800多條(Harris and Whiteway, 2011; Talling et al ,2015)。在研究深海水道地貌特徵時,前人多使用多波束測深數據及淺層高分辨率地震資料對現代深海水道開展研究(圖1-1)(Maier et al , 2013; Picot et al , 2016; de Leeuw et al ,2016)。
在強調深海水道的地貌學含義時,主要對其作為”陸源沉積物搬運通道”的角色進行介紹。作為地球上*大的沉積物輸送系統之一,深海水道是重力流在流動過程中對下覆及周圍沉積物進行侵蝕形成的,因此,其*明顯的特徵為發育侵蝕型基底。在垂直於流向的地形剖面上,深海水道一般呈U形或V形的負地貌,與早期沉積物常呈削蝕接觸關係,在平面上則呈類似於陸上河道的條帶狀通道(圖1-1)。
圖1-1 多波束測深數據及淺層高分辨率地震資料展示的加利福尼亞州陸緣中部的深海水道
[修改自Maier等(2013)]
(a)深海水道在多波束海底地貌圖上的顯示;(b)、(c)深海水道在淺層高分辨率地震剖面上的顯示;1~4、4a~4d均表示水道編號
1 1 2 深海水道的沉積學含義
在沉積學範疇,深海水道是指重力流沉積體系(海底扇)內部次一級的沉積單元。自1982年第1屆海底扇會議[First COMFAN(Committee on fans)Meeting]之後,Mutti和Normark(1987)識別和定義了重力流沉積體系(海底扇)內普遍發育的5種沉積結構單元:深海水道、漫溢沉積、朵葉體、水道-朵葉體過渡帶及侵蝕界面。雖然在近年來對沉積結構單元的研究過程中,還有更多的沉積結構單元被發現和定義[如塊體搬運沉積(mass- transport deposit,MTD)]等,但是深海水道一直是重力流沉積體系*核心的構成部分之一。在研究深海水道的沉積學特徵時,前人多使用石油工業資料(地震反射數據和鑽測井數據)及野外露頭資料對古代深海水道開展研究(圖1-2)(Abreu et al , 2003; Posamentier and Kolla,2003; Kolla, 2007)。
圖1-2 地震反射數據以及野外露頭資料展示的深海水道
(a)西非尼日利亞陸緣更新世深海水道在振幅切片及典型地震剖面上的顯示[修改自Kolla(2007)];(b)深海水道在愛爾蘭雷伊(Rehy)懸崖附近羅絲組上部露頭上的顯示[修改自Abreu等(2003)]
在強調深海水道的沉積學含義時,主要對其作為”重力流沉積體系內部沉積單元”的角色進行介紹。由於早期重力流對基底的侵蝕作用,深海水道本身為沉積物提供了一定的可容空間。*先,在水道發育後期,重力流中的陸源碎屑物質可以在可容空間中沉積下來,堆積在水道內部,從而形成了大量的充填沉積(圖1-2)(Kneller, 2003; Mayall et al ,2006)。其次,在重力流沿著深海水道向下游流動過程中,流體上部較細粒的沉積物會從水道的可容空間溢出並堆積在兩岸,從而形成天然堤沉積。此外,在個別情況下,深海水道內部的重力流還會衝破堤岸的限制,在水道一側擴散開來,從而形成決口扇沉積。無論是水道內部的充填沉積,還是堤岸的天然堤和決口扇,都構成了深海水道不可或缺的一部分(Peakall et al , 2000; Posamentier and Kolla,2003)。因此,筆者在使用”深海水道”這個術語來描述深海沉積單元時,除了指代其內部的充填沉積,還包括兩岸的天然堤和決口扇沉積。
1 1 3 海底峽谷和海底沖溝
在使用”深海水道”來描述現今海底的地貌特徵或者重力流沉積體系的沉積單元時,往往不可避免地還要提到”海底峽谷”(submarine canyon)及”海底沖溝”(submarine gully)這兩個術語。目前,關於這兩個術語與”深海水道”的區分還沒有標準化的判定依據,特別是在描述古代沉積記錄時。綜合上面介紹的深海水道在地貌學及沉積學方面的含義,筆者將”海底峽谷”和”海底沖溝”統一歸類到”深海水道”的範疇。
海底峽谷是下切到大陸架和大陸坡的穀壁陡峭的峽谷(Shepard and Dill,1966),作為深海水道的一種特殊類型,主要具有以下幾個特點:①海底峽谷僅發育在外陸架和陸坡上;大多數情況下,海底峽谷始于陸架坡折處,*遠延伸到陸坡底部。②海底峽谷常發育在大江大河的河口之外。例如,在哈得孫河、恒河、紮伊爾河(剛果河)等河流入海口的下游地區,均發育有明顯的海底峽谷(圖1-3)。③海底峽谷具有大規模的侵蝕